(57)【要約】【課題】本発明は、一成分系現像剤を用いた画像形成装置において供給ローラに対してニ成分系現像剤のメリットを生かした画像形成装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】現像器１６内に設けられた現像ローラ５５に対して供給ローラ５６によりトナーを供給する。供給ローラ５６は、円筒状スリーブ７０を外装したマグネットローラ７１からなり、スリーブ７０の表面にはキャリア穂が形成されている。供給ローラ５６に補給されたトナーは、スリーブ７０の回転によりその上面を移動するキャリア穂に付着して現像ローラ５５に供給される。また、トナー供給後、スリーブ７０の回転により現像ローラ５５の表面に付着する残留トナーや紙粉等の異物をキャリア穂が回収していく。【選択図】図３
2005300602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、該像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電された表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、一成分系現像剤を貯留すると共に前記像担持体表面に形成された静電潜像に現像剤を付着させて可視像化する現像ローラ及び該現像ローラに現像剤を供給する供給ローラを有する現像器とを備えた画像形成装置において、前記供給ローラは、外周部分に複数の磁極が形成されたマグネットローラと、該マグネットローラの外周に装着される円筒状スリーブと、円筒状スリーブの表面に形成されたキャリア穂とを備えており、前記マグネットローラ及び前記円筒状スリーブの相対的な回転制御により前記キャリア穂を移動させて前記現像ローラに現像剤を供給すると共に前記現像ローラに残留する現像剤を回収することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記キャリア穂は、前記現像ローラに向かって移動する供給領域において現像剤を前記現像ローラに供給し、前記現像ローラから離れるように移動する回収領域において前記現像ローラに残留する現像剤を回収することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記供給ローラは、前記現像器内の底面に形成された凹部に収容されており、該凹部から露出する上部を前記キャリア穂の供給領域とするとともに、前記凹部に収容される下部を前記キャリア穂の回収領域とすることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置において、特に一成分系現像剤を用いて画像形成を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置としては、像担持体として例えば感光体ドラムを用いて、その表面に静電潜像を形成し、静電潜像にトナーを付着させて可視像化し用紙に転写するといった画像形成を行うものが知られている。画像形成に用いる現像剤としては、トナー及び磁性粒子からなるキャリアを含むニ成分系現像剤とトナーのみを用いる一成分系現像剤の２つのタイプが従来より用いられている。ニ成分系現像剤の場合には、キャリアとの摩擦帯電によりトナーの帯電が良好に行われるが、キャリア穂により感光体ドラム表面に接触するため現像ムラが発生しやすい。一方、一成分系現像剤の場合には、現像ローラ等により直接感光体ドラムに現像するため精度の高い現像を行うことができるが、トナーの帯電がブレードや供給ローラといった部材との接触により行われるためトナーを均一に帯電することが難しく、また接触による部材の摩耗が進みやすいため長期間の使用によりトナーの帯電が変化し現像に影響を及ぼすおそれがある。
【０００３】
こうしたニ成分系現像剤のメリットを生かしつつデメリットを抑えることが検討されている。例えば、特許文献１では、ホッパ内のキャリアとトナーからなるニ成分現像剤が、マグネットロールのスリーブの回転によりトナー担持体側に搬送される点が記載されている。また、特許文献２では、トナーを担持する現像ローラと、トナーと磁性粒子とを含む現像剤を担持する磁気ブラシローラとを備えた現像装置において、トナー供給領域における磁気ブラシローラ上の現像剤と現像ローラとの接触量を変化させるように磁気ブラシローラを移動させる磁気ブラシローラ移動装置を設けた点が記載されている。
【特許文献１】特開平５−１５０６３６号公報
【特許文献２】特開２００２−１８２４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献では、ニ成分系現像剤を前提として画像形成装置が構築されているため、現像装置は、依然として一成分系現像剤を用いた装置に比べて大型で複雑なものとなっている。
【０００５】
一成分系現像剤を用いた場合、上述したようにトナーを十分帯電させるためにブレードや供給ローラ等により圧接しなければならないことがデメリットとして挙げられているが、その中で摩耗等の影響を受けやすい部材は供給ローラであることが知られている。供給ローラは、常時現像ローラに圧接して現像剤を供給すると共に現像剤と接触して帯電するように作用するため、供給ローラが摩耗してくると、現像剤の供給及び帯電に悪影響を及ぼすことになる。
【０００６】
そこで、本発明は、一成分系現像剤を用いた画像形成装置において供給ローラに対してニ成分系現像剤のメリットを生かした画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、該像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電された表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、一成分系現像剤を貯留すると共に前記像担持体表面に形成された静電潜像に現像剤を付着させて可視像化する現像ローラ及び該現像ローラに現像剤を供給する供給ローラを有する現像器とを備えた画像形成装置において、前記供給ローラは、外周部分に複数の磁極が形成されたマグネットローラと、該マグネットローラの外周に装着される円筒状スリーブと、円筒状スリーブの表面に形成されたキャリア穂とを備えており、前記マグネットローラ及び前記円筒状スリーブの相対的な回転制御により前記キャリア穂を移動させて前記現像ローラに現像剤を供給すると共に前記現像ローラに残留する現像剤を回収することを特徴とする。さらに、前記キャリア穂は、前記現像ローラに向かって移動する供給領域において現像剤を前記現像ローラに供給し、前記現像ローラから離れるように移動する回収領域において前記現像ローラに残留する現像剤を回収することを特徴とする。さらに、前記供給ローラは、前記現像器内の底面に形成された凹部に収容されており、該凹部から露出する上部を前記キャリア穂の供給領域とするとともに、前記凹部に収容される下部を前記キャリア穂の回収領域とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記のような構成を有することで、供給ローラが、外周部分に複数の磁極が形成されたマグネットローラと、該マグネットローラの外周に装着される円筒状スリーブと、円筒状スリーブの表面に形成されたキャリア穂を備えているので、一成分系現像剤を使用する画像形成装置においてニ成分系現像剤を用いる場合と同様のメリットを得ることができる。すなわち、供給ローラは、円筒状スリーブの表面に形成されたキャリア穂によって現像剤を現像ローラに供給するとともにキャリア穂により現像剤の帯電が十分行われるため、供給ローラが現像ローラに圧接することがなくなり、圧接による摩耗等が防止することができる。
【０００９】
また、キャリア穂は、現像ローラに向かって移動する供給領域において現像剤を現像ローラに供給し、現像ローラから離れるように移動する回収領域において現像ローラに残留する現像剤を回収することで、キャリア穂が移動していく一連の動きの中で現像剤の供給及び回収を行うことができ、効率よく現像剤の供給及び回収動作を行うことができる。
【００１０】
また、供給ローラは、現像器内の底面に形成された凹部に収容されており、該凹部から露出する上部をキャリア穂の供給領域とするとともに、凹部に収容される下部をキャリア穂の回収領域とすることで、現像ローラから回収された現像剤の中で帯電が弱くなった劣化トナーやあまり帯電しない紙粉等が凹部内をキャリア穂が移動するうちに落下して収容されるようになり、こうした異物が現像剤に混入して帯電不良を起こすことを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。
【００１２】
図１は、本発明に係る画像形成装置全体の概略断面図である。画像形成装置１の上部には用紙排出トレイ１０が設けられ、その下部には、記録部２及び給紙部３が配されている。
【００１３】
給紙部３では、給紙カセット１１が配置されており、フラッパ１２に所定のサイズの用紙が複数枚積載されている。給紙カセット１１の右端部には、ピックアップローラ１３が配置されている。フラッパ１２は、積載された用紙の上面がピックアップローラ１３に圧接するように、図示しないバネ部材により上方に付勢されている。この状態でピックアップローラ１３が回転駆動すると、摩擦力により用紙が１枚ずつ用紙搬送路に給紙されるようになる。
【００１４】
給紙された用紙は、まずフィードローラ１４及びプレスローラ１５により記録部２に搬送される。記録部２では、搬送された用紙に記録するために、現像器１６、清掃手段１７、コロナ帯電器１８、感光体ドラム１９、転写ローラ２０、露光ヘッド２１及び定着ローラ２２が備えられている。清掃手段１７は、転写後の感光体ドラム１９の表面に付着した残留トナーや紙粉等の異物を捕捉して感光体ドラム１９の表面を清掃する。コロナ帯電器１８は、コロトロンからの放電により感光体ドラム１９の表面を一様に帯電する。一様に帯電された感光体ドラム１９に、露光ヘッド（ＬＥＤヘッド）２１で画像記録信号に応じて露光することで静電潜像が形成される。そして、現像器１６内のトナーを感光体ドラム１９に形成された静電潜像に転移させて、静電潜像を可視像化する。転写ローラ２０は、用紙を挟んで感光体ドラム１９と対向する位置に設置されており、所定の電圧が印加されると感光体ドラム１９表面に形成されたトナー像が用紙に転写される。そして、転写されたトナー像は、定着ローラ２２及びプレスローラ２３によって挟持されて加熱・プレスされ用紙に定着される。定着された用紙は、排紙ローラ２４及びプレスローラ２５の間に挟持されて用紙排出トレイ１０に搬出される。
【００１５】
また、装置本体の側面には、手差し給紙機構及び反転搬送機構が設けられており、手差し給紙を行う場合には、側面カバー２６を開いて給紙ローラ２７に用紙を差し込むことで行われる。差し込まれた用紙は、給紙ローラ２７によりフィードローラ１４及びプレスローラ１５に搬送されて記録動作が行われる。また、反転搬送を行う場合には、片面に記録した用紙が一旦排紙ローラ２４及びプレスローラ２５の間に挟持されて搬出された後排紙ローラ２４を逆回転して反転搬送路に搬送して、フィードローラ２８及びプレスローラ２９、フィードローラ３０及びプレスローラ３１の２対の搬送ローラにより下方に向けて搬送する。そして、再度フィードローラ１４及びプレスローラ１５に搬送されてもう一方の面に記録動作が行われ、用紙の両面に記録されるようになる。
【００１６】
図２は、図１における現像器１６に関する一部拡大断面図を示している。現像器１６は、容器本体５０の上部に蓋体５１を溶着又はネジにより固定し密閉して構成される。容器本体５０の内部には、トナーの補給室として３つのトナー室５２、５３、５４が形成され、感光体ドラム１９側の側端部には現像ローラ５５及び供給ローラ５６を備えた供給室５７が形成されている。供給ローラ５６は、供給室５７内の底面に形成された凹部５８に収納されている。また、現像ローラ５５の表面には、現像ブレード５９が圧接されており、現像ローラ５５の表面に付着したトナーを一定の層厚に形成するようにしている。
【００１７】
３つのトナー室５２、５３、５４のほぼ中央部分にはパドル６０、６１、６２が設けられている。図２において、紙面の垂直方向を現像器２２の前後方向とすると、各パドルの回転軸は、その前後方向の両端部を容器本体５０の前後フレームに軸支されて前後方向に沿うように設けられている。パドル６０の先端部には可撓性の樹脂フィルムからなるブレード６３が回転方向に沿うように取り付けられている。同様に、パドル６１にはブレード６４が取り付けられており、パドル６２にはブレード６５が取り付けられている。これらのブレード６３〜６５は共通の部材を用いている。容器本体５０の底面は、各パドルに取り付けられたブレードの回転動作の軌跡に沿うように断面円弧状に外側に湾曲した摺動面部６６、６７、６８が形成されている。
【００１８】
各トナー室５２〜５４に補給されたトナーは、摺動面部６６、６７、６８に貯蔵される。そして、パドル６０、６１、６２が回転すると、ブレード６３、６４、６５がそれぞれ摺動面部６６、６７、６８を摺動するように回転する。各ブレードの摺動動作でトナーはすくい上げられるようになり、各トナー室ではトナーの撹拌が行われてトナーの凝集に起因する劣化が防止される。また、ブレード６３、６４、６５が反時計回りに回転することで、第三トナー室５４内のトナーは第二トナー室５３に移送され、第二トナー室５３のトナーは第一トナー室５２に移送されるようになる。そして、第一トナー室５２のトナーは、供給室５７に補給されるが、補給されるトナーは、第一トナー室５２でパドル６０により撹拌されて予備的な帯電が行われる。
【００１９】
供給室５７に補給されたトナーは、後述するように、供給ローラ５６の表面に形成されたキャリア穂に付着して帯電され、現像ローラ５５の方に移動してその表面に担持される。現像ローラ５５には、供給されたトナーが現像ブレード５９により規制されて一定の層厚のトナー層が形成され、現像ローラ５５と感光体ドラム１９とが回転しながら互いに摺接することで、トナー層が感光体ドラム１９の表面に形成された静電潜像に付着して現像される。
【００２０】
図３は、現像ローラ５５及び供給ローラ５６に関する一部拡大断面図を示している。供給ローラ５６は、円筒状のスリーブ７０を外装したマグネットローラ７１が回転可能に設けられている。スリーブ７０及びマグネットローラ７１は、同軸の回転軸をそれぞれ有しており、スリーブ７０がマグネットローラ７１の外周を相対的に回転するようになっている。例えば、スリーブ７０の回転軸を円筒状にしてマグネットローラ７１の回転軸をその中に同軸に設置して互いに独立して回転するようにすれば、スリーブ７０又はマグネットローラ７１を相対的に回転させることができる。回転軸は、容器本体５０に設けられた軸受に回転自在に装着して、モータ等の駆動装置により回転駆動される。
【００２１】
以上のようなスリーブ７０及びマグネットローラ７１の回転機構は、公知の機構を用いてもよく、特に限定されない。また、マグネットローラ７１を固定状態にしてスリーブ７０のみ回転するようにしてもよい。
【００２２】
スリーブ７０は、非磁性材料を用いて円筒状に成形されており、その内径はマグネットローラ７１の外径よりもわずかに大きく形成されている。マグネットローラ７１は、磁性材料からなり、その内部には、外周部分に沿って４つの磁極が約９０度ずつずらせて形成されている。したがって、４つの磁極によりマグネットローラ７１の外周面に磁界を発生させる。発生した磁界によりスリーブ７０の外表面に磁性キャリア７２が保持されるようになる。キャリア７２は、数十μｍの微粒子からなり、ニ成分系現像剤に用いられている公知のものを使用すればよい。キャリア７２は、発生した磁界の磁力線に沿って稲穂のように互いに連結するようになり、４つの磁極付近では磁力線の密度が高くなるため盛り上がるように密集して形成されている。なお、この例では、４つの磁極としているが、これ以上の数の磁極を形成するようにしてもよく、形成する磁極の数は特に限定されない。
【００２３】
マグネットローラ７１は、１つの磁極が現像ローラ５５に最も近接した位置に配置されるように固定されており、スリーブ７０を時計回りに回転させるようにする。スリーブ７０の回転によりその外周面に形成されるキャリア７２の連結したキャリア穂も回動するようになる。
【００２４】
供給ローラ５６は、供給室５７内の底面に形成された凹部５８に収納されているため、スリーブ７０の上面が凹部５８から露出するように配置されている。そのため、第一トナー室５２から補給されたトナーは、スリーブ７０の露出した上面に形成されたキャリア穂に付着して現像ローラ５５に向かって移動していくようになる（白抜きの矢印方向）。トナーが補給される開口付近にマグネットローラ７１の１つの磁極を配置しておくと、この磁極部分でキャリア穂が盛り上がるように密集して形成され、補給されたトナーが効率よくキャリア穂に付着して移動させることができる。キャリア穂に付着したトナーはキャリアとの摩擦等により帯電するようになる。
【００２５】
そして、現像ローラ５５に対向する磁極では、キャリア穂が盛り上がるように密集してその先端部分が現像ローラ５５の表面に接触するようになる。その際に、現像ローラ５５及び供給ローラ５６には所定の電位差が生じるようにそれぞれ電圧が印加されており、キャリア穂に付着し帯電したトナーは現像ローラ５５の表面に電気的に引き寄せられて付着していくようになる。
【００２６】
現像ローラ５５は時計回りに回転しており、キャリア穂から供給されたトナーは、図３において上方に搬送されて現像ブレード５９により規制されて所定の層厚のトナー層に形成される。そして、現像ローラ５５が感光体ドラム１９に摺接することで、トナー層のトナーが感光体ドラム１９の表面に形成された静電潜像に転移して可視像化される。
【００２７】
現像ローラ５５が感光体ドラム１９に摺接した際に、現像ローラ５５の表面には、転移されないトナーが残留しており、また、感光体ドラム１９の表面に付着した紙粉等の残留物が現像ローラ５５に転移してくる。したがって、現像ローラ５５の現像後の表面には残留トナーとともに紙粉等の異物が付着した状態で、現像ローラ５５の表面が供給ローラ５６のキャリア穂に接触することになる。
【００２８】
キャリア穂が現像ローラ５５の表面に接触すると、キャリア穂は、現像ローラ５５の表面の走行方向とは反対方向に移動するため、摺擦力が働いてキャリア穂に残留トナーや異物が回収されるようになる。キャリア穂により回収された残留トナー及び異物は、スリーブ７０の回動により凹部５８に沿って移動していくようになる。その際に、帯電しなくなった劣化トナーやあまり帯電しない紙粉は自重により落下して凹部５８に蓄積されるようになる。そして、使用可能な帯電されたトナーはキャリア穂に付着したまま回動して補給されるトナーとともに再度現像ローラ５５に向かって移動するようになる。
【００２９】
以上のように、スリーブ７０の回動によりその外周面に形成されたキャリア穂が移動していく一連の動きの中で、凹部５８から露出する上面がトナー供給を行い、現像ローラ５５と接触した後の凹部５８と対向する下面で現像ローラ５５の表面から残留トナー及び紙粉等の異物を回収するようになっており、トナーの供給・回収動作をスムーズに行うことができる。そして、供給ローラ５６は、現像ローラ５５に圧接することがないので、摩耗することがない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る実施形態に関する画像形成装置全体の概略断面図である。
【図２】現像器に関する一部拡大断面図である。
【図３】現像ローラ及び供給ローラに関する一部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    画像形成装置
２    給紙部
３    記録部
16    現像器
19    感光体ドラム
50    容器本体
51    蓋体
55    現像ローラ
56    供給ローラ
70    マグネットローラ
71    スリーブ
72    キャリア
【図１】
2005300602.tif 000003
【図２】
2005300602.tif 000004
【図３】
2005300602.tif 000005